Uudelleen kehitetty sähköinen iho edistää humanoidirobotiikkaa

Tekoisen tai sähköisen ihon edistäminen on olennainen osa humanoidirobotien luomisessa, koska iho antaa meille ihmisille tuntoaistin, kyvyn havaita lämpötilaa ja kipua sekä monia muita elämän kannalta tärkeitä aspekteja. Ihmiskehossa on tuntoherkkyysreseptoreita, jotka mahdollistavat lämpö- tai mekaanisten ärsykkeiden muuttamisen sähkösignaaleiksi aivoille.

On erittäin vaikeaa jäljitellä näitä kykyjä sähköisessä ihossa, ja nykyiset versiot pystyvät havaitsemaan vain liikettä tai lämpötilaa erikseen. Yhtään sellaista, joka voisi tehdä molemmat samanaikaisesti kuin ihmisihossa, ei ole ollut aiemmin, kunnes nyt.

Monimodaalinen ionisähköinen iho

Stanfordin yliopiston tutkimusryhmä on kehittänyt uuden monimodaalisen ionisähköisen ihon, joka pystyy tekemään juuri sen. Ionijohtimien erityisten ominaisuuksien soveltamisen avulla ryhmä pystyi luomaan yksinkertaisia rakenteita, jotka mahdollistavat sähköisen ihon mittaamisen sekä lämpötilaa että mekaanista stimulaatiota samanaikaisesti.

Tutkimusryhmään kuului POSTECHin professori Unyong Jeong ja tohtori Insang You materiaalitieteiden ja insinööritieteiden laitoksesta, sekä professori Zhenan Bao. Tutkimustulokset julkaistiin Science-lehdessä 20. marraskuuta.

Aikaisemmin sähköinen iho usein kärsi suurista virheistä lämpötilan mittaamisessa, kun siihen kohdistettiin mekaanisia ärsykkeitä. Tutkimusryhmä otti innoituksensa ihmisen ihosta ja loi anturin elektrolyytteja käyttäen, koska ne ovat vastuussa siitä, että ihmisihon voi venyttää vapaasti ilman rikkoa. Ionijohtimien materiaali, joka sisältää elektrolyytteja, voi olla eri mitattavissa olevia ominaisuuksia riippuen mitatun taajuuden mukaan.

Kaiken tämän kautta tutkimusryhmä kehitti monitoimisen tekoisen reseptorin, joka pystyy mittaamaan sekä tunskaistin että lämpötilan samanaikaisesti. Ryhmä pystyi johdattamaan latauksen rentoutumisajan ja normalisoidun kapasitanssin, jotka ovat kaksi muuttujaa, jotka voivat mitata lämpötilaa ja liikettä ilman reagointia toisiinsa.

Uudelleen kehitetty tekoainen reseptori on monia potentiaalisia kaupallisia sovelluksia, koska se voi tarkasti mitata sovelletun esineen lämpötilaa ja venymäprofiilia ulkoisten ärsykkeiden vaikutuksesta.

Humanoidi iho

Monimodaalisen ionisähköisen ihon osalta se voidaan soveltaa käytettäväksi lämpötilan antureihin tai robotti-ihoihin, jotta ne voisivat olla enemmän humanoidisia.

Tohtori Insang You on tutkimuksen ensisijainen tekijä.

“Kun etusormi koskettaa sähköistä ihoa, sähköinen iho havaitsee kosketuksen lämpötilan muutoksena, ja kun sormi painaa ihoa, kosketusalueen takaosa venyy ja tunnustaa sen liikkeeksi”, You sanoi. “Epäilen, että tämä mekanismi on yksi tapa, jolla todellinen ihmisihon tunnustaa eri ärsykkeitä, kuten lämpötilaa ja liikettä.”

Jeong oli tutkimuksen vastaava tekijä.

“Tämä tutkimus on ensimmäinen askel monimodaalisen sähköisen ihon tutkimuksen avaamisessa elektrolyyttien avulla”, Jeong sanoi. “Tutkimuksen lopullinen tavoite on luoda tekoinen ionisähköinen iho, joka simuloisi ihmisen tunskaistinreseptoreita ja hermosoluja, mikä auttaisi palauttamaan tuntoaistin potilaille, jotka ovat menettäneet tunskaistinsa sairauden tai onnettomuuden vuoksi.”